專(zhuān)利名稱(chēng)：一種汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)往復(fù)式壓縮機(jī)的聯(lián)接裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)械裝置，具體是指一種汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)往復(fù)式壓縮機(jī)的裝置。
背景技術(shù)：
中國(guó)是世界上最大的化肥生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)，到2004年年底，我國(guó)合成氨年產(chǎn)達(dá)到 4222萬(wàn)噸，但噸氨能耗卻與國(guó)際先進(jìn)水平相差了 600-700千克標(biāo)煤。國(guó)內(nèi)化工行業(yè)的五大高能耗產(chǎn)業(yè)中，合成氨能耗占總量的40%，單位能耗比國(guó)際先進(jìn)水平高31.2%。能量利用效率的高低直接影響合成氨的生產(chǎn)成本。以煤為原料的中小化肥企業(yè)以消耗大量的能源為生產(chǎn)代價(jià)，其噸氨總能耗約在1.6X107kcal，兩煤一電消耗占到生產(chǎn)成本的70%左右。與此相對(duì)應(yīng)的是我國(guó)引進(jìn)的大型合成氨企業(yè)的噸氨總能耗僅為1. IXlOW0引進(jìn)技術(shù)能耗低主要是因?yàn)榇笮秃铣砂睆S采用了汽輪機(jī)直接驅(qū)動(dòng)離心式氫氮壓縮機(jī)技術(shù)。煤是一次能源，熱是二次能源，電是三次能源，以熱代電就是以相對(duì)低廉的二次能源——蒸汽作為動(dòng)力來(lái)驅(qū)動(dòng)往復(fù)式氫氮壓縮機(jī)以提高熱效率(由68%提高到78% 79% )。汽輪機(jī)負(fù)荷是一種輸出為恒熱矩的回轉(zhuǎn)式負(fù)荷，而往復(fù)式氫氮?dú)鈮嚎s機(jī)的負(fù)荷是有軸向傳動(dòng)的交變負(fù)荷。國(guó)內(nèi)許多廠家都曾嘗試用汽輪機(jī)拖動(dòng)往復(fù)式壓縮機(jī)，但都未成功， 其主要原因是解決不了連接問(wèn)題。運(yùn)行時(shí)間不長(zhǎng)，便出現(xiàn)中間連接體解體，機(jī)身振動(dòng)等問(wèn)題而被迫停用。國(guó)內(nèi)許多廠家及科研單位普遍認(rèn)為，汽輪機(jī)拖動(dòng)離心式壓縮機(jī)是可行的(即所謂的“恒載拖動(dòng)恒載”)，這在國(guó)外已大量采用；汽輪機(jī)拖動(dòng)往復(fù)式壓是不可行的(即所謂的“恒載不能拖動(dòng)變載”)。快速離合作用的套齒式高速離合器價(jià)格昂貴，制造工藝復(fù)雜，目前國(guó)內(nèi)幾乎沒(méi)有廠家能夠制造，需要從國(guó)外進(jìn)口。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提出一種制造成本低廉、效果良好的技術(shù)方案；本發(fā)明是通過(guò)下述技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的一種汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)往復(fù)式壓縮機(jī)的聯(lián)接裝置，包括往復(fù)式壓縮機(jī)、齒輪減速器、汽輪機(jī)，其特征在于復(fù)式壓縮機(jī)與齒輪減速器之間連接有一個(gè)大飛輪和彈性聯(lián)軸器作為中間件，采用大飛輪結(jié)構(gòu)，大飛輪具有負(fù)荷均勻化能力，補(bǔ)償負(fù)荷波動(dòng)(力矩交變)；大飛輪在機(jī)械行業(yè)較常使用，但在汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)往復(fù)式壓縮機(jī)的裝置中未曾出現(xiàn)過(guò)，而且本發(fā)明中的大飛輪與其它機(jī)械行業(yè)中的大飛輪具有相似的結(jié)構(gòu)；作為優(yōu)選，上述一種汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)往復(fù)式壓縮機(jī)的聯(lián)接裝置中的彈性聯(lián)軸器為三段式彈簧低速聯(lián)軸器。作為優(yōu)選，上述汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)往復(fù)式壓縮機(jī)的聯(lián)接裝置中彈性聯(lián)軸器與齒輪減速器之間，和齒輪減速器與汽輪機(jī)之間分別有撓性聯(lián)軸器。作為優(yōu)選，上述汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)往復(fù)式壓縮機(jī)的聯(lián)接裝置中的撓性聯(lián)軸器為疊片式撓性聯(lián)軸器。
上述聯(lián)軸器在機(jī)械行業(yè)較為常用，但本發(fā)明是把各部件有機(jī)結(jié)構(gòu)后，實(shí)現(xiàn)了更好的效果。上述設(shè)置撓性軸結(jié)構(gòu)的具有減震抗沖擊性能的兩級(jí)減速器，轉(zhuǎn)速由38001·/ min — 428r/min ；設(shè)置可消除壓縮機(jī)脈動(dòng)沖擊負(fù)荷，并兼有軸向補(bǔ)償能力的三段式彈簧低速連軸器。往復(fù)式壓縮機(jī)的負(fù)荷是有軸向傳動(dòng)的交變負(fù)荷，汽輪機(jī)負(fù)荷是一種輸出為恒熱矩的回轉(zhuǎn)式負(fù)荷。在汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的往復(fù)式壓縮機(jī)系統(tǒng)中必須具有緩沖轉(zhuǎn)換裝置，包括a)具有快速離合作用的套齒式高速離合器，以保證壓縮機(jī)緊急停車(chē)后汽輪機(jī)繼續(xù)盤(pán)車(chē)逐步冷卻，補(bǔ)償汽輪機(jī)和二級(jí)減速器之間的軸心熱位移。b)設(shè)置撓性軸結(jié)構(gòu)的具有減震抗沖擊性能的兩級(jí)減速器，轉(zhuǎn)速由3800r/min — 428r/min。c)具有可消除壓縮機(jī)脈動(dòng)沖擊負(fù)荷，并兼有軸向補(bǔ)償能力的螺旋彈簧低速連軸器。d)具有負(fù)荷均勻化能力，補(bǔ)償負(fù)荷波動(dòng)(力矩交變)。有益效果本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)(a)節(jié)能一臺(tái)600KW的汽輪機(jī)投入使用后，每年可節(jié)約成本100萬(wàn)以上；(b)環(huán)保、安全汽輪機(jī)的動(dòng)力是蒸汽，高品位蒸汽在推動(dòng)汽輪機(jī)后，其背壓產(chǎn)生的低壓蒸汽供后工段使用，不會(huì)產(chǎn)生有害氣體，蒸汽損耗較小；(c)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速可調(diào)，這就如變頻調(diào)速電機(jī)，可根據(jù)后工段的用汽(氣)量對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行調(diào)速，以達(dá)到最好的經(jīng)濟(jì)效益；(d)投資小不象電機(jī)拖動(dòng)那樣需要投入大量的電力設(shè)施，例如高低壓配電柜、 電纜、變電所等。


圖1本發(fā)明的連接結(jié)構(gòu)示意2采用汽輪機(jī)拖動(dòng)壓縮機(jī)流程3鍋爐降參數(shù)到2. 5MPa運(yùn)行流程4鍋爐降參數(shù)到1. 6MPa運(yùn)行流程圖1、復(fù)式壓縮機(jī) 2、大飛輪 3、彈性聯(lián)軸器 4、撓性聯(lián)軸器5、齒輪減速器 6、汽輪機(jī)
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施作具體說(shuō)明實(shí)施例1根據(jù)圖1所示結(jié)構(gòu)，安裝一臺(tái)汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)往復(fù)式壓縮機(jī)的聯(lián)接裝置，包括往復(fù)式壓縮機(jī)1、齒輪減速器5、汽輪機(jī)6，其中復(fù)式壓縮機(jī)1與齒輪減速器5之間連接有一個(gè)大飛輪2和彈性聯(lián)軸器3作為中間件；彈性聯(lián)軸器3為三段式彈簧低速聯(lián)軸器在彈性聯(lián)軸器3 與齒輪減速器5之間，和齒輪減速器5與汽輪機(jī)6之間分別有撓性聯(lián)軸器4，其中的撓性聯(lián)軸器4為疊片式撓性聯(lián)軸器。經(jīng)測(cè)試效果具有良好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值試驗(yàn)條件
a)氫氮壓縮機(jī)為年總產(chǎn)4萬(wàn)噸生產(chǎn)能力；b)電價(jià)為 0. 6 元 / (kW · h)；c) 3. 84MPa (35t/h中壓鍋爐)，噸蒸汽成本105元；汽輪機(jī)型式背壓式型號(hào)Β0·6-3. 5/0. 5 800 機(jī)型汽輪機(jī)功率600kw轉(zhuǎn)速:3800r/min — 428r/min被驅(qū)動(dòng)機(jī)參數(shù)型號(hào)DW_60/18功率630kw轉(zhuǎn)速^8r/min操作條件進(jìn)汽壓力MPa (表)3· 5進(jìn)汽溫度。C435排汽壓力MPa (表)0.5用汽量8.6t/h工況3. 5MPa蒸汽供汽輪機(jī)拖動(dòng)DW-60/18水煤氣壓縮機(jī)(軸功率550kw轉(zhuǎn)速^8r/ min)，汽輪機(jī)采用背壓式，由3. 5MPa背壓到0. 5MPa,0. 5MPa蒸汽供后續(xù)工段使用；本發(fā)明采用如下結(jié)構(gòu)a)采用大飛輪結(jié)構(gòu)，大飛輪具有負(fù)荷均勻化能力，補(bǔ)償負(fù)荷波動(dòng)(力矩交變)；b)設(shè)置饒性軸結(jié)構(gòu)的具有減震抗沖擊性能的兩級(jí)減速器，轉(zhuǎn)速由3800r/ min 一 428r/min ；c)設(shè)置可消除壓縮機(jī)脈動(dòng)沖擊負(fù)荷，并兼有軸向補(bǔ)償能力的三段式彈簧低速連軸器；設(shè)備運(yùn)行參數(shù)如下
進(jìn)汽壓力MI^a (表)3. 2-3. 5進(jìn)汽溫度0C430排汽壓力MI^a (表)0. 5排汽溫度V250-280汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速3200r/min用汽量8.6t/h蒸汽汽耗0.3t/h對(duì)比電驅(qū)動(dòng)和蒸汽驅(qū)動(dòng)兩種方式直接費(fèi)用本效益分析是基于用汽輪機(jī)前后節(jié)省的電費(fèi)與用汽輪機(jī)前后增加的煤費(fèi)之差得出的，因?yàn)楣?jié)省的電費(fèi)是顯而易見(jiàn)的，而煤耗的增加是衡量汽輪機(jī)做功成本最基本最直觀的標(biāo)尺。下面是具體的分析方法首先分析生產(chǎn)用汽情況生產(chǎn)用汽0. 5Mpa, 165°C左右。其焓值為^01kj/kg。這部分蒸汽來(lái)源在沒(méi)用汽輪機(jī)之前要滿足生產(chǎn)需要采用以下方案
上一臺(tái)35t的鍋爐，出口蒸汽壓力和溫度分別是3. 5MPa，435°C，然后再減溫減壓至0. 5Mpa，165°C左右供生產(chǎn)用。因?yàn)?5噸鍋爐的最佳運(yùn)行壓力和溫度在3. 5MPa,435°C的工況下此時(shí)的效率最高一般可以達(dá)到85 %，而低于工況下運(yùn)行效率較低，越低工況運(yùn)行效率越低，為了簡(jiǎn)化效益分析假設(shè)鍋爐，所有運(yùn)行工況效率都不同，這樣得出的效益分析就為保守的效益。我們這里到鍋爐進(jìn)水焓12^j/kg是不考慮鍋爐回?zé)嵯到y(tǒng)按整體鍋爐熱效率分析煤耗。那么圖2中，鍋爐要生產(chǎn)8. 6t/h的汽要供給的熱量(理論值)為
QIa = 8. 6 X 1000 X (3300-125) = 27. 305 X 106kj/hQIa= QlX η = XlXJX ηXl = QIa +J+ η= 27. 305Χ 106 + 21000 + 0· 85= 1. 53t/hQl 鍋爐實(shí)際需要消耗的熱量kj/h η 鍋爐效率、Xl 每小時(shí)要燃燒的煤t/hJ 標(biāo)準(zhǔn)煤的燃燒值5000大卡/千克，折合21000kj/kg如果不用汽輪機(jī)而采用鍋爐降壓至2.5MPa，224°C運(yùn)行時(shí)，如圖3，那么鍋爐要生產(chǎn)8. 6t/h的汽要供給的熱量(理論值)為Q2a = 8. 6X 1000X (2801-125) = 23. OlX 106kj/hX2 = Q2aη= 23. 01Χ 106 + 21000 + 0· 85= 1289. 07kg/h = 1. 289t/hQ2 鍋爐實(shí)際需要消耗的熱量kj/hX2 每小時(shí)要燃燒的煤t/h那么用汽輪機(jī)拖動(dòng)壓縮機(jī)增加的煤耗為X1-X2 = 1. 53-1. 289= 0. 241t/h如果按每噸標(biāo)準(zhǔn)煤600元計(jì)算那么相當(dāng)于汽輪機(jī)拖動(dòng)壓縮機(jī)增加的煤價(jià)為0. 241X600 = 144. 6 元 / 小時(shí)如果采用鍋爐降壓至1. 6MPa，202°C運(yùn)行，如圖4，那么鍋爐要生產(chǎn)8. 6t/h的汽要供給的熱量(理論值)為Q3a = 8. 6 X 1000 X (2791-125) = 22. 928 X 106kj/hX3 = Q3A +J+ η= 22. 928Χ 106 + 21000 + 0· 85= 1284. 5kg/h= 1. 285t/hQ3 鍋爐實(shí)際需要消耗的熱量kj/hX3 每小時(shí)要燃燒的煤t/h那么用汽輪機(jī)拖動(dòng)壓縮機(jī)增加的煤耗為X1-X3 = 1. 53-1. 285 = 0. 245t/h
如果按每噸標(biāo)準(zhǔn)煤600元計(jì)算那么相當(dāng)于汽輪機(jī)拖動(dòng)壓縮機(jī)增加的煤價(jià)為0. 245 X 600 = 147 元 / 小時(shí)從以上分析可知，采用鍋爐降壓至1. 6MPa, 202 V運(yùn)行比鍋爐降壓至2. 5MPa, 運(yùn)行更耗煤，顯然不可能采用此種方式生產(chǎn)。計(jì)算效益時(shí)只能以較好的運(yùn)行方式計(jì)
算——即以鍋爐降壓至2. 5MPa，224°C運(yùn)行與汽輪機(jī)拖動(dòng)壓縮機(jī)相比較。而采用汽輪機(jī)節(jié)省的電為600度/小時(shí)，如果按每度電0. 6元算那么每小時(shí)汽輪機(jī)節(jié)省的電的成本為0. 6X600 = 360 元 / 小時(shí)每小時(shí)節(jié)省的電的成本360減去多消耗的煤的成本144. 6，差值就是采用汽輪機(jī)拖動(dòng)壓縮機(jī)的毛效益360-144. 6 = 215. 4 元 / 小時(shí)計(jì)算全年效益(以每年運(yùn)行7000小時(shí)計(jì)算)Wl = 7000X215. 4 = 1507800 元=150. 78 萬(wàn)元公共水電消耗電動(dòng)油泵1. 5KW，調(diào)節(jié)保護(hù)裝置400W(0. 4KW)，其全年耗電量為W2 = 7000 X (1. 5+0. 4) X0. 6= 13300 元=1. 33 萬(wàn)元冷卻水耗無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)算，因?yàn)槟戏接盟痪o張所以此處的花費(fèi)極少估計(jì)為W3 = 0. 5 萬(wàn)元蒸汽消耗每小時(shí)0. 3噸，蒸汽價(jià)格150元/噸，全年以7000小時(shí)計(jì)算費(fèi)用W4 = 0. 3X7000X150 = 31. 5 萬(wàn)元儀表電器損耗費(fèi)W5 = 0. 5萬(wàn)元汽輪機(jī)大修費(fèi)用每三年一次大修，大修一次5萬(wàn)元折合每年W6 = 5 萬(wàn)元+3 = 1. 67 萬(wàn)元那么全年的汽輪機(jī)節(jié)省的凈利潤(rùn)為W = Wl-ff2-ff3-W4-ff5-ff6= 150. 78-1. 33-0. 5-31. 5-0. 5-1. 67 = 115. 28 萬(wàn)元汽輪機(jī)本體，油系統(tǒng)，齒輪減速系統(tǒng)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)總成本55萬(wàn)元，管道閥門(mén)及儀器儀表一次性投資10萬(wàn)元(如果距離鍋爐壓縮機(jī)遠(yuǎn)的話酌情追加投資)，而如果用防爆電動(dòng)機(jī)一次性投資需要18萬(wàn)元。所以采用我公司的汽輪機(jī)代替電動(dòng)機(jī)需要一次性多增加投資 55+10-18 = 47 萬(wàn)元收回投資的日期DAY = 47/115. 28 = 0. 41 年=4. 89 月總之，一臺(tái)600KW的汽輪機(jī)投入使用后，每年可節(jié)約成本100萬(wàn)以上。如果損耗的蒸汽(0.3t/h)能再次使用，那節(jié)能效果更明顯。我公司現(xiàn)將此蒸汽進(jìn)行了回收夏天用來(lái)加熱原料，冬天用來(lái)取暖。
權(quán)利要求
1.一種汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)往復(fù)式壓縮機(jī)的聯(lián)接裝置，包括往復(fù)式壓縮機(jī)(1)、齒輪減速器 (5)、汽輪機(jī)(6)，其特征在于復(fù)式壓縮機(jī)(1)與齒輪減速器( 之間連接有一個(gè)大飛輪(2) 和彈性聯(lián)軸器(3)作為中間件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)往復(fù)式壓縮機(jī)的聯(lián)接裝置，其特征在于彈性聯(lián)軸器( 為三段式彈簧低速聯(lián)軸器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)往復(fù)式壓縮機(jī)的聯(lián)接裝置，其特征在于彈性聯(lián)軸器( 與齒輪減速器( 之間，和齒輪減速器( 與汽輪機(jī)(6)之間分別有撓性聯(lián)軸器⑷。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)往復(fù)式壓縮機(jī)的聯(lián)接裝置，其特征在于所述的撓性聯(lián)軸器(4)為疊片式撓性聯(lián)軸器。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種機(jī)械裝置，具體是指一種汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)往復(fù)式壓縮機(jī)的裝置。本發(fā)明包括往復(fù)式壓縮機(jī)、齒輪減速器、汽輪機(jī)，其中復(fù)式壓縮機(jī)與齒輪減速器之間連接有一個(gè)大飛輪和彈性聯(lián)軸器作為中間件，在汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)往復(fù)式壓縮機(jī)的聯(lián)接裝置中彈性聯(lián)軸器與齒輪減速器之間，和齒輪減速器與汽輪機(jī)之間分別有撓性聯(lián)軸器；其中的撓性聯(lián)軸器為疊片式撓性聯(lián)軸器。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)節(jié)能、環(huán)保、投資小等效果。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于化工、能源等行業(yè)。
文檔編號(hào)F04B35/01GK102383866SQ20111030707
公開(kāi)日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月11日
發(fā)明者張新利, 徐利紅, 王寅峰, 繆毅, 賈建紅, 陳宏 申請(qǐng)人:浙江新化化工股份有限公司